CN221042318U - 一种光伏逆变装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏逆变装置。该装置包括：光伏模块，所述光伏模块用于将光能转换为电能；至少三个互相并联的桥臂；所述桥臂包括短路保护单元；所述桥臂的第一端与所述光伏模块的第一端连接；所述桥臂的第二端与所述光伏模块的第二端连接；所述桥臂的中点端与所述光伏模块的第三端连接；所述短路保护单元与所述桥臂对应电连接，所述桥臂用于将所述光伏模块输出的直流电转换为交流电；所述短路保护单元用于防止所述光伏模块通过负载对地短路。本实用新型实施例在桥臂中设置短路保护单元，并在光伏逆变装置封波保护时关断短路保护单元，进而切断光伏模块与负载间的对地短路回路，防止逆变电路对地短路失效。

Description

一种光伏逆变装置

技术领域

本实用新型涉及光伏逆变技术领域，尤其涉及一种光伏逆变装置。

背景技术

当前行业内逆变器基本都有PV对地绝缘阻抗检测功能，但是该功能由于诸多原因只能在逆变器并网前检测PV对地绝缘阻抗值，进而判断出来而保护。

然而，在实际光伏电站中由于施工以及线缆老化等原因，存在逆变器运行状态中PV对地短路，如图1所示，其短路失效回路为PV线缆→逆变模块下半桥的IGBT的反并联二极管→继电器→电网→大地，即使逆变侧的电流传感器可以检测到过电流，但由于IGBT的反并联二极管属于不可控器件，其并不能切断上述短路失效回路，进而致使光伏逆变装置存在逆变器对地短路失效的风险。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光伏逆变装置，以防止逆变电路对地短路失效。

根据本实用新型的一方面，提供了一种光伏逆变装置，该装置包括：

光伏模块，所述光伏模块用于将光能转换为电能；

至少三个互相并联的桥臂；所述桥臂包括短路保护单元；所述桥臂的第一端与所述光伏模块的第一端连接；所述桥臂的第二端与所述光伏模块的第二端连接；所述桥臂的中点端与所述光伏模块的第三端连接；所述短路保护单元与所述桥臂对应电连接，所述桥臂用于将所述光伏模块输出的直流电转换为交流电；所述短路保护单元用于防止所述光伏模块通过负载对地短路。

可选地，所述桥臂均为T型逆变结构；所述T型桥臂包括：第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；

所述第一桥臂的第一端作为所述桥臂的中点端；所述第二桥臂的第一端作为所述桥臂的第一端；所述第二桥臂的第二端与所述第一桥臂的第二端连接；所述第三桥臂的第一端与所述第二桥臂的第二端连接；所述第三桥臂的第二端作为所述桥臂的第二端。

可选地，所述桥臂均为I型桥臂。

可选地，所述第一桥臂包括：第一开关管和第二开关管；所述第二桥臂包括：第三开关管；所述第三桥臂包括：第四开关管和短路保护单元；

所述第一开关管的输入端作为所述第一桥臂的第一端；所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输出端连接；所述第二开关管的输入端作为所述第一桥臂的第二端；所述第三开关管的输入端作为所述第二桥臂的第一端；所述第三开关管的输出端作为所述第二桥臂的第二端；所述第四开关管的输入端作为所述第三桥臂的第一端；所述第四开关管的输出端与所述短路保护单元第一端连接；所述短路保护单元的第二端作为所述第三桥臂的第二端。

可选地，所述第一桥臂包括：第五开关管和第六开关管；所述第二桥臂包括：第七开关管；所述第三桥臂包括：第八开关管和短路保护单元；

所述第五开关管的输入端作为所述第一桥臂的第一端；所述第五开关管的输出端与所述第六开关管的输出端连接；所述第六开关管的输入端作为所述第一桥臂的第二端；所述第七开关管的输入端作为所述第二桥臂的第一端；所述第七开关管的输出端作为所述第二桥臂的第二端；所述第八开关管的输入端作为所述第三桥臂的第一端；所述第八开关管的输出端作为所述第三桥臂的第二端；所述短路保护单元与所述第八开关管并联连接。

可选地，所述桥臂包括：第一二极管、第二二极管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管和短路保护单元；

所述第九开关管的输入端与所述光伏模块的第一端连接；所述第九开关管的输出端与所述第十开关管的输入端连接；所述第十开关管的输出端与第十一开关管的输入端连接；所述第十一开关管的输出端与所述第十二开关管的输入端连接；所述第十二开关管的输出端与所述短路保护单元的第一端连接；所述短路保护单元的第二端与所述光伏模块的第二端连接；所述第一二极管的阳极端作为所述桥臂的中点端；所述第一二极管的阴极端与所述第九开关管的输出端连接；所述第二二极管的阳极端与所述第一二极管的阳极端连接；所述第二二极管的阴极端与所述第十一开关管的输出端连接。

可选地，所述桥臂包括：第三二极管、第四二极管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管和短路保护单元；

所述第十三开关管的输入端与所述光伏模块的第一端连接；所述第十三开关管的输出端与所述第十四开关管的输入端连接；所述第十四开关管的输出端与第十五开关管的输入端连接；所述第十五开关管的输出端与所述第十六开关管的输入端连接；所述第十六开关管的输出端与所述光伏模块的第二端连接；所述短路保护单元与所述第十六开关管并联连接；所述第三二极管的阳极端作为所述桥臂的中点端；所述第三二极管的阴极端与所述第十三开关管的输出端连接；所述第四二极管的阳极端与所述第三二极管的阳极端连接；所述第四二极管的阴极端与所述第十五开关管的输出端连接。

可选地，所述短路保护单元为开关管。

可选地，所述光伏模块包括：光伏单元、防逆流二极管、电感储能单元和电容储能单元；

所述电感储能单元的第一端与所述光伏单元的第一端连接；所述电感储能单元的第二端与所述防逆流二极管的阳极端连接；所述电感储能单元的第三端与所述光伏单元的第二端连接；所述防逆流二极管的阴极端作为所述光伏模块的第一端；所述电容储能单元的第一端与所述防逆流二极管的阴极端连接；所述电容储能单元的第二端作为所述光伏模块的第二端；所述电容储能单元的第三端作为所述光伏模块的第三端。

可选地，所述电感储能单元包括：第一电感和储能开关管；

所述第一电感的第一端与所述光伏单元的第一端连接；所述第一电感的第二端与所述储能开关管输入端连接；所述储能开关管的输出端与所述光伏单元的第二端连接。

所述电容储能单元包括：第一电容和第二电容；

所述第一电容的第一端作为电容储能单元的第一端；所述第一电容的第二端作为所述电容储能单元的第三端；所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端连接；所述第二电容的第二端作为所述电容储能单元的第二端。

本实用新型实施例在桥臂中设置短路保护单元。在桥臂正常工作时短路保护单元处于导通状态，在桥臂封波保护时短路保护单元处于关断状态。此时，光伏模块与负载间的对地短路回路被断开，进而防止光伏模块通过负载对地短路。本实用新型实施例在桥臂中设置短路保护单元，并在光伏逆变装置封波保护时关断短路保护单元，进而切断光伏模块与负载间的对地短路回路，防止逆变电路对地短路失效。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是逆变器短路失效回路的示意图。

图2是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变装置的原理图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种光伏逆变装置的原理图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种光伏逆变装置的原理图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种光伏逆变装置的原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种光伏逆变装置。该装置可以应用于光伏逆变场景中。图2是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变装置的原理图。参照图2，该装置包括：光伏模块和至少三个互相并联的桥臂。

光伏模块110用于将光能转换为电能；桥臂120包括短路保护单元130；桥臂120的第一端与光伏模块110的第一端连接；桥臂120的第二端与光伏模块110的第二端连接；桥臂120的中点端与光伏模块110的第三端连接；短路保护单元130与桥臂120对应电连接，桥臂120用于将光伏模块110输出的直流电转换为交流电；短路保护单元130用于防止光伏模块110通过负载对地短路。

具体地，多个桥臂120相互并联构成逆变电路，从而将光伏模块110输出的直流电转换为交流电。短路保护单元130在桥臂120正常工作时保持导通状态。此时，桥臂120将光伏模块110输出端直流电转换为交流电，并输送至负载中。在桥臂120封波保护时，短路保护单元130关断。此时桥臂120的与光伏模块110的第二端间的连接被断开。换句话说，在短路保护单元130关断时，光伏模块对地短路回路被断开。此时，光伏模块110的电流无法通过桥臂120的进入到负载中。示例性地，负载可以为电网，在实际应用时负载的种类具有多样性，本实施例提供的光伏逆变装置可以应用于多种类型的逆变场景中。

本实用新型实施例在桥臂120中设置短路保护单元130。在桥臂120正常工作时短路保护单元130处于导通状态，在桥臂120封波保护时短路保护单元130处于关断状态。此时，光伏模块110与负载间的对地短路回路被断开，进而防止光伏模块110通过负载对地短路。本实用新型实施例在桥臂120中设置短路保护单元130，并在光伏逆变装置封波保护时关断短路保护单元120，进而切断光伏模块110与负载间的对地短路回路，防止逆变电路对地短路失效。

在上述各实施例的基础上，可选地，短路保护单元130为开关管。

需要说明是，短路保护单元130在不同类型的电路结构具有不同设置方式，在实际应用时可以根据实际的电路类型对短路保护单元130的设置方式进行选定，本实施例对此不做限制。

在上述各实施例的基础上，可选地，继续参照图2，桥臂120均为T型逆变结构；T型桥臂包括：第一桥臂121、第二桥臂122和第三桥臂123；

第一桥臂121的第一端作为桥臂120的中点端；第二桥臂122的第一端作为桥臂120的第一端；第二桥臂122的第二端与第一桥臂121的第二端连接；第三桥臂123的第一端与第二桥臂122的第二端连接；第三桥臂123的第二端作为桥臂120的第二端。

在上述实施例的基础上，可选地，继续参照图2，第一桥臂121包括：第一开关管Q1和第二开关管Q2；第二桥臂122包括：第三开关管Q3；第三桥臂123包括：第四开关管Q4和短路保护单元130。

第一开关管Q1的输入端作为第一桥臂121的第一端；第一开关管Q1的输出端与第二开关管Q2的输出端连接；第二开关管Q2的输入端作为第一桥臂121的第二端；第三开关管Q3的输入端作为第二桥臂122的第一端；第三开关管Q3的输出端作为第二桥臂122的第二端；第四开关管Q4的输入端作为第三桥臂123的第一端；第四开关管Q4的输出端与短路保护单元130第一端连接；短路保护单元130的第二端作为第三桥臂123的第二端。

具体地，在光伏逆变装置封波保护时，短路保护单元130关断，此时桥臂120的第三桥臂123为断路，光伏模块110中的电流也就无法通过第三桥臂123进入到负载中。需要说明的是，在此种设置方式中，短路保护单元130应相较于第四开关管Q4反向设置，也就是说，在此种设置方式中，短路保护单元130的输出端与第四开关管Q4的输出端连接，短路保护单元130的输入端与光伏模块110的第二端连接。

图3是本实用新型实施例提供的另一种光伏逆变装置的原理图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图3，第一桥臂121包括：第五开关管Q5和第六开关管Q6；第二桥臂122包括：第七开关管Q7；第三桥臂123包括：第八开关管Q8和短路保护单元130。

第五开关管Q5的输入端作为第一桥臂121的第一端；第五开关管Q5的输出端与第六开关管Q6的输出端连接；第六开关管Q6的输入端作为第一桥臂121的第二端；第七开关管Q7的输入端作为第二桥臂122的第一端；第七开关管Q7的输出端作为第二桥臂122的第二端；第八开关管Q8的输入端作为第三桥臂123的第一端；第八开关管Q8的输出端作为第三桥臂123的第二端；短路保护单元130与第八开关管Q8并联连接。

具体地，在光伏逆变装置封波保护时，短路保护单元130关断，此时桥臂120的第三桥臂123为断路，光伏模块110中的电流也就无法通过第三桥臂123进入到负载中。需要说明的是，在此种设置方式中，短路保护单元130的输入端与第八开关管Q8的输入端连接，短路保护单元130的输出端与第八开关管Q8的输出端连接。短路保护单元130与第八开关管Q8需要分别进行驱动。

在上述各实施例的基础上，可选地，桥臂120均为I型桥臂。

图4是本实用新型实施例提供的又一种光伏逆变装置的原理图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图4，桥臂120包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12和短路保护单元130。

第九开关管Q9的输入端与光伏模块110的第一端连接；第九开关管Q9的输出端与第十开关管Q10的输入端连接；第十开关管Q10的输出端与第十一开关管Q11的输入端连接；第十一开关管Q11的输出端与第十二开关管Q12的输入端连接；第十二开关管Q12的输出端与短路保护单元130的第一端连接；短路保护单元130的第二端与光伏模块110的第二端连接；第一二极管D1的阳极端作为桥臂120的中点端；第一二极管D1的阴极端与第九开关管Q9的输出端连接；第二二极管D2的阳极端与第一二极管D1的阳极端连接；第二二极管D2的阴极端与第十一开关管Q11的输出端连接。

具体地，图4所示的光伏逆变装置与图2所示的光伏逆变装置相比，仅是桥臂120的设置结构不同，其余均相同，在此不再赘述。

图5是本实用新型实施例提供的又一种光伏逆变装置的原理图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图5，桥臂包括：第三二极管D3、第四二极管D4、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14、第十五开关管Q15、第十六开关管Q16和短路保护单元130。

第十三开关管Q13的输入端与光伏模块110的第一端连接；第十三开关管Q13的输出端与第十四开关管Q14的输入端连接；第十四开关管Q14的输出端与第十五开关管Q15的输入端连接；第十五开关管Q15的输出端与第十六开关管Q16的输入端连接；第十六开关管Q16的输出端与光伏模块110的第二端连接；短路保护单元130与第十六开关管Q16并联连接；第三二极管D3的阳极端作为桥臂120的中点端；第三二极管D3的阴极端与第十三开关管Q13的输出端连接；第四二极管D4的阳极端与第三二极管D3的阳极端连接；第四二极管D4的阴极端与第十五开关管Q5的输出端连接。

具体地，图5所示的光伏逆变装置与图3所示的光伏逆变装置相比，仅是桥臂120的设置结构不同，其余均相同，在此不再赘述。

在上述各实施例的基础上，可选地，结合图2-图5，光伏模块110包括：光伏单元111、防逆流二极管D5、电感储能单元112和电容储能单元113；

电感储能单元112的第一端与光伏单元111的第一端连接；电感储能单元112的第二端与防逆流二极管D5的阳极端连接；电感储能单元112的第三端与光伏单元111的第二端连接；防逆流二极管D5的阴极端作为光伏模块110的第一端；电容储能单元113的第一端与防逆流二极管D5的阴极端连接；电容储能单元113的第二端作为光伏模块110的第二端；电容储能单元113的第三端作为光伏模块110的第三端。

具体地，光伏单元111通过防逆流二极管D5将电流输送至桥臂120中，桥臂120将光伏单元111输出的直流转换为交流电并提供给负载。电感储能单元112和电容储能单元113用于稳压。

在上述各实施例的基础上，可选地，继续结合图2-图5，电感储能单元112包括：第一电感L1和储能开关管Q17；第一电感L1的第一端与光伏单元111的第一端连接；第一电感L1的第二端与储能开关管Q17输入端连接；储能开关管Q17的输出端与光伏单元111的第二端连接。

电容储能单元113包括：第一电容C1和第二电容C2；第一电容C1的第一端作为电容储能单元113的第一端；第一电容C1的第二端作为电容储能单元113的第三端；第二电容C2的第一端与第一电容C1的第二端连接；第二电容C2的第二端作为电容储能单元113的第二端。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏逆变装置，其特征在于，包括：

光伏模块，所述光伏模块用于将光能转换为电能；

至少三个互相并联的桥臂；所述桥臂包括短路保护单元；所述桥臂的第一端与所述光伏模块的第一端连接；所述桥臂的第二端与所述光伏模块的第二端连接；所述桥臂的中点端与所述光伏模块的第三端连接；所述短路保护单元与所述桥臂对应电连接，所述桥臂用于将所述光伏模块输出的直流电转换为交流电；所述短路保护单元用于防止所述光伏模块通过负载对地短路。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述桥臂均为T型逆变结构；所述T型桥臂包括：第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；

所述第一桥臂的第一端作为所述桥臂的中点端；所述第二桥臂的第一端作为所述桥臂的第一端；所述第二桥臂的第二端与所述第一桥臂的第二端连接；所述第三桥臂的第一端与所述第二桥臂的第二端连接；所述第三桥臂的第二端作为所述桥臂的第二端。

3.根据权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述桥臂均为I型桥臂。

4.根据权利要求2所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述第一桥臂包括：第一开关管和第二开关管；所述第二桥臂包括：第三开关管；所述第三桥臂包括：第四开关管和短路保护单元；

所述第一开关管的输入端作为所述第一桥臂的第一端；所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输出端连接；所述第二开关管的输入端作为所述第一桥臂的第二端；所述第三开关管的输入端作为所述第二桥臂的第一端；所述第三开关管的输出端作为所述第二桥臂的第二端；所述第四开关管的输入端作为所述第三桥臂的第一端；所述第四开关管的输出端与所述短路保护单元第一端连接；所述短路保护单元的第二端作为所述第三桥臂的第二端。

5.根据权利要求2所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述第一桥臂包括：第五开关管和第六开关管；所述第二桥臂包括：第七开关管；所述第三桥臂包括：第八开关管和短路保护单元；

所述第五开关管的输入端作为所述第一桥臂的第一端；所述第五开关管的输出端与所述第六开关管的输出端连接；所述第六开关管的输入端作为所述第一桥臂的第二端；所述第七开关管的输入端作为所述第二桥臂的第一端；所述第七开关管的输出端作为所述第二桥臂的第二端；所述第八开关管的输入端作为所述第三桥臂的第一端；所述第八开关管的输出端作为所述第三桥臂的第二端；所述短路保护单元与所述第八开关管并联连接。

6.根据权利要求3所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述桥臂包括：第一二极管、第二二极管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管和短路保护单元；

所述第九开关管的输入端与所述光伏模块的第一端连接；所述第九开关管的输出端与所述第十开关管的输入端连接；所述第十开关管的输出端与第十一开关管的输入端连接；所述第十一开关管的输出端与所述第十二开关管的输入端连接；所述第十二开关管的输出端与所述短路保护单元的第一端连接；所述短路保护单元的第二端与所述光伏模块的第二端连接；所述第一二极管的阳极端作为所述桥臂的中点端；所述第一二极管的阴极端与所述第九开关管的输出端连接；所述第二二极管的阳极端与所述第一二极管的阳极端连接；所述第二二极管的阴极端与所述第十一开关管的输出端连接。

7.根据权利要求3所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述桥臂包括：第三二极管、第四二极管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管和短路保护单元；

所述第十三开关管的输入端与所述光伏模块的第一端连接；所述第十三开关管的输出端与所述第十四开关管的输入端连接；所述第十四开关管的输出端与第十五开关管的输入端连接；所述第十五开关管的输出端与所述第十六开关管的输入端连接；所述第十六开关管的输出端与所述光伏模块的第二端连接；所述短路保护单元与所述第十六开关管并联连接；所述第三二极管的阳极端作为所述桥臂的中点端；所述第三二极管的阴极端与所述第十三开关管的输出端连接；所述第四二极管的阳极端与所述第三二极管的阳极端连接；所述第四二极管的阴极端与所述第十五开关管的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述短路保护单元为开关管。

9.根据权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述光伏模块包括：光伏单元、防逆流二极管、电感储能单元和电容储能单元；

所述电感储能单元的第一端与所述光伏单元的第一端连接；所述电感储能单元的第二端与所述防逆流二极管的阳极端连接；所述电感储能单元的第三端与所述光伏单元的第二端连接；所述防逆流二极管的阴极端作为所述光伏模块的第一端；所述电容储能单元的第一端与所述防逆流二极管的阴极端连接；所述电容储能单元的第二端作为所述光伏模块的第二端；所述电容储能单元的第三端作为所述光伏模块的第三端。

10.根据权利要求9所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述电感储能单元包括：第一电感和储能开关管；

所述第一电感的第一端与所述光伏单元的第一端连接；所述第一电感的第二端与所述储能开关管输入端连接；所述储能开关管的输出端与所述光伏单元的第二端连接；

所述电容储能单元包括：第一电容和第二电容；

所述第一电容的第一端作为电容储能单元的第一端；所述第一电容的第二端作为所述电容储能单元的第三端；所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端连接；所述第二电容的第二端作为所述电容储能单元的第二端。